Plutselig hjertedød. Høyre orkaner i hjertet

Göttingen hjerteforskere utvikler ny, lovende ultralyddiagnostikk av hjertearytmier
Hver femte dag dør en person av en plutselig hjertedød. Hjertestans er forårsaket av ventrikulær fibrillasjon - alvorlig hjertearytmi. Legene forstår fortsatt ikke i detalj hva som skjer i hjertet. Hittil har leger ikke vært i stand til å visualisere de dynamiske prosessene i den flimrende hjerte muskelen. For første gang har et nytt forskningsarbeid ført til forbløffende funn.

Ved ventrikulær fibrillasjon er hjertets pumpekraft livstruende, og det er en trussel om plutselig hjertestans. (Bilde: Spkphotostock / fotolia.com)

I dagens offentliggjøring av tidsskriftet Nature, et internasjonalt forskerteam ledet av Jan Christoph og Stefan Luther av Max Planck Institute for Dynamics og selvorganisering og Gerd feiging fra Heart Center ved University Medical Center Göttingen er første gang hvordan vortex-aktig roterende sammentrekninger som er livstruende hjerteflimmer basert på Inne i hjertet kan bli observert. De bruker en ny bildebehandlingsteknikk for hvilke ultralydsenheter som er godt etablert i medisin, kan brukes. Legene vil bedre kunne undersøke hjertearytmier, så vel som andre hjertesykdommer, og utvikle nye behandlingsmetoder.

På kjerne av ventrikulær fibrillasjon: fra ultralydbilder (til venstre) rekonstruerer Max Planck-forskere hvordan hjertemuskelen i hjertearytmi kontraherer vertebral (senter). Du kan også finne filamentene (høyre) som danner kjernene i vertebrae. Disse innsiktene gir utgangspunkt for forbedrede terapier.

Når hjertemuskelen ikke lenger samarbeider på en koordinert måte, men bare flimrer, blir det livstruende. Legene snakker om fibrillering. Twitch mens de viktigste hjertekamrene i denne uryddig måte, er det bare én frelse: Hjertemuskelen må være i løpet av få minutter med en sterk impuls bli defibrillert, som er svært smertefullt og kan skade hjertet vev. Atrieflimmer, derimot, fører ikke direkte til døden, men hvis den blir ubehandlet, kan det også få fatale konsekvenser. "Nøkkelen til en bedre forståelse av atrieflimmer ligger i en ny høyoppløselig avbildning, som prosessene kan observeres i det indre av hjertemuskelen," sier Stefan Luther, leder for forskningsgruppen "Biomedisinsk fysikk" ved Max Planck Institute for Dynamics og Selvorganisasjon og professor ved Universitetet Medical Center Göttingen.

"Den mekaniske bevegelsen av hjertemuskelen i flimmer er svært komplisert, men det er også veldig karakteristisk - nesten som et fingeravtrykk av flimmer," sier Jan Christoph, forsker ved Max Planck Institute for Dynamics og selvorganisering og den tyske Senter for kardiovaskulær forskning i Göttingen og hovedforfatter av studien. Sammen med Stefan Luther og et internasjonalt lag av forskere, fysikere nå en diagnostisk metode som ved hvilken fibrilering i hjertemuskelen med en konvensjonell ultralydmaskin med tidsoppløsning i tre dimensjoner, og kan således undersøke mye mer presist enn det som var mulig hos pasienter som tidligere.

Nyttig for diagnose og behandling av hjertesvikt

3D ultralydsmålinger av mekaniske filamenter i det fibrillerende hjertet

Den nye diagnostiske metoden vil bidra til å gjøre behandlingen av ventrikulær fibrillering og muligens atriell fibrillering mer effektiv. En bedre forståelse av fibrillasjonen som kan oppnås med prosedyren, vil således bidra til å fremme utviklingen av lavenergib defibrillering. Denne svakere, men mye mer målrettede kraften stiger for å avslutte ventrikulær fibrillering enn i dagens vanlige smertefulle defibrillering med elektrisk elektrisk støt. Med den nye form for ultralydsdiagnostikk, kan medisinske fagfolk finne ut hvordan man bruker de nedre energislagene for å få hjertet tilbake til det normale.

Göttingenforskerne utvikler også metoden slik at den også visualiserer den komplekse arousaldynamikken i atrieflimmer. I fremtiden vil kardiologer kunne se på hvilke punkter de skulle bli utslettet av ablation av patologiske sentre av spenning. Den nye ultralydmetoden bør også være nyttig for forskning, diagnose og behandling av myokardieinsuffisiens. Hjertemuskelceller er ineffektive fordi deres koordinert sammentrekning er forstyrret. Årsakene til dette kan bli funnet hos leger med detaljerte ultralydsskanninger, slik at de kan oppdage hjertesvikt tidligere og behandle det mer effektivt.

Elektrisk stimulering forårsaker mekaniske sammentrekninger av hjertet

Datasimulering av en elektromekanisk vertebra i hjertemuskelvev

Datasimulering av en elektromekanisk vertebra i hjertemuskelvev
Hvert hjerteslag utløses av elektriske bølger av eksitasjon, som skyter gjennom hjertemusklene ved høy hastighet, noe som forårsaker at hjertemuskulaturcellene trekkes sammen. Hvis disse eksitasjonsbølgene blir blandet opp, oppstår hjertearytmier. For en stund har leger vært oppmerksom på at hjertearytmi forårsaker elektrisk stimulering til å bevege seg gjennom hjertemuskelen i et hvirvemønster. Hittil har de fokusert på disse elektriske kirtler i studien av hjertearytmier. Men de kunne ikke gi et komplett bilde av dynamikken i det daglige medisinske livet. Max Planck-forskerne tok nå en annen tilnærming, og i stedet for den elektriske stimuleringen, så på tretende sammentrekninger av den flimrende hjerte muskelen. "Så langt har liten betydning vært knyttet til analysen av muskelkontraksjoner og deformasjoner under fibrillering. I våre målinger så vi imidlertid at den elektriske hvirvel alltid oppstår med tilsvarende vortexformede mekaniske deformasjoner, sier fysiker Jan Christoph.

For å illustrere skjelvinge i hjertemuskelen i tre dimensjoner og å korrelere med den elektriske eksitering av hjertet, utviklet forskerne nye ultralydsmålinger med høy oppløsning. De demonstrerte også at disse metodene kan brukes i høyytelses ultralydmaskiner som allerede er rutinemessig brukt i mange kardiologiske institusjoner. Ved å analysere billeddataene av muskelkontraksjoner, kan de nøyaktig sporing i et glitrende hjerte som områder av kontrakt og avslappede muskler for å bevege eddying gjennom hjertemuskelen. De observerte også filamentøse strukturer som fysikere tidligere var kjent kun i teorien og fra datasimuleringer. En slik filamentøs struktur ligner en tråd og markerer orkanens øyne som beveger seg gjennom hjertemuskelen. Det er nå mulig for første gang å finne sentrene til ryggvirvlene i muskelen.

I tillegg til ultralydopptakene brukte forskerne høyhastighets kameraer og fluorescerende fargestoffer som visualiserer de elektrofysiologiske prosessene i hjertemuskelen. Bildene som er oppnådd på denne måten, bekreftet at de mekaniske virvlene reflekterer de elektriske virvlene veldig bra.

Potensial for å revolusjonere behandlingen av hjertearytmier

Elektrisk virvel på hjerteflaten

Ifølge Göttingen-forskerne har ultralydsteknologi gjennomgått en enorm utvikling de siste årene med hensyn til bildekvalitet og opptakshastigheter - potensialet for moderne ultralydsteknologi er ikke fullt ut utnyttet. "Sammen med den enormt økte datakraften til moderne datamaskiner og de raske fremskrittene innen datagrafikk og digital bildebehandling, åpner helt nye måle- og visualiseringsmuligheter i hjertet. Vi kan bruke denne utviklingen i medisin i dag, sier Jan Christoph.

Studien er et eksempel på vellykket tverrfaglig samarbeid mellom fysikere og leger i tysk senter for kardiovaskulær forskning. "Denne utviklingen har potensial til å revolusjonere behandlingsmuligheter for pasienter med hjertearytmier. Allerede i 2018 vil vi bruke den nye teknologien i våre pasienter for å diagnostisere både hjertearytmier og hjerteinfarkt sykdom bedre og behandle ", sier Gerd feig, medforfatter av studien, leder av the Heart Research Center Göttingen og Heart Center ved University Medical Center Göttingen. Stefan Luther er sikkert: "Den dype blikk inn den interne dynamikken i hjertet er en milepæl i hjertet forskning og vil forme forståelse og behandling av hjertesykdommer i fremtiden avgjørende" MPIDS / PH